| 研究課題/領域番号 |
18K19077
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
森 直 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70311769)
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| 研究分担者 |
福原 学 東京工業大学, 理学院, 准教授 (30505996)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | キラル発光材料 / 機能性材料 / ヘキサアリールベンゼン / トロイダル相互作用 / スイッチング機能 / 円二色性 / 異方性 / プロペラキラリティー |
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| 研究実績の概要 |
キラリティーとは3次元の物体や現象がその鏡像と重ね合わすことができない性質をいい、自然界における普遍現象である。キラル発光材料は3Dディスプレイや3D内視鏡などの外科医療技術、光暗号通信等のセキュリティー情報通信材料への応用が期待される次世代の基盤技術であるが、有機材料で実用性に耐えうるキラル材料は現在ほとんど知られておらず、現在急速に研究が進められている分野の一つである。現在のところ、これらの発光特性に関して、その設計指針は確立されていない。
次世代キラル発光材料開発における三要素は、キラリティーの度合いの大きさ(高偏光異方性)、強い発光性能と波長制御(発光特性)に加え、機能性の付与である。ここでいう機能性とは、状況に応じて、キラリティーをON-OFFできること、さらには、その強度を変調できることである。既存の研究は初めの二つの課題を改良するものが主流であり、機能性を有するキラル発光材料の開発研究はこれまでほとんどなされてこなかった。
本研究提案ではこのような背景を踏まえ、ヘキサアリールベンゼンなどの多置換芳香族化合物を基本骨格として用いた「プロペラキラリティーに基づく動的キラル発光材料」の開発に挑戦している。これまでの研究期間でいくつかのモデル化合物を設計合成し、機能性を有するキラル発光材料として有用であることが明らかとなった。一連の結果は、他のキラル材料と比較検討することにより、分子構造とキラリティーとの相関の体系化へとつながっている。
研究成果の詳細は本書後半に示すとおりであるが、国際会議における招待講演はもとより、J. Am. Chem. Soc.誌を含む6報の論文等に公表し、解説記事の公表なども行った。現在企画編集中のキラル発光材料に関する書籍も本プロジェクトの完了期限までに完成するめどがついた。次年度における研究に向けて大いに期待の持てる状況であると考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究「プロペラキラリティーを基盤とする動的キラル材料」の開発においては、協調的なアリール基が特異な光学特性を示すプロペラキラリティーの特徴をさらに詳細に検討し、さらに効果的に活用することで、新次元の動的キラル発光材料へと応用するための基盤技術を獲得することが目的である。
本年度は、ヘキサアリールベンゼンを母骨格とした新しいキラル化合物を設計し、そのプロペラキラリティーにおいて、スイッチング機能の評価を行った。さらに、動的効果の詳細を検討する目的で圧力効果を検討したところ、これまでに見られないような大きな活性化体積差が特異な光学物性に起因していることが明らかとなった。本成果はChem. Eur. J.誌に掲載されたが、その他関連成果がJ. Am. Chem. Soc.誌を含む計6報の論文として成果発表し、当初予想をはるかに上回る成果となった。また、昨年度を含む一連の成果は、光化学誌の解説記事にも掲載された。このような状況から、本研究は（1）の当初計画以上に進展している、と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度において当初計画した一連の検討は順調に進展し、ヘキサアリールベンゼン誘導体が期待通り機能性を有するキラル発光材料となりうること、その動的挙動の本質が明らかとなった。今後もこのペースを維持し、研究推進に努めたい。具体的な検討課題として今後は、（1）より高機能のキラル発光材料への展開、ならびに（2）そのスイッチング挙動の制御、(3)さらには、アップコンバージョン等の電子材料への応用、などへとさらに発展的に展開したいと考えている。一例として、ヘキサアリールベンゼン型プロペラキラリティーと三重項対消滅による電子的励起状態の制御、スイッチング機能の付加、センシング性能の評価、応答性能の向上、などに挑戦する。また、ポリマーブレンドやフィルム状態、固相状態、高圧下での物性評価と材料としての応用、などについても順次検討する。また、全体のまとめとして、面不斉やらせんキラリティーなどとも相補的に評価し、体系的な検討を進めるとともに、強い物性と機能性の両立を達成するような分子系の実証へと進める計画である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度の研究計画が想定以上に順調に達成され、必要な試薬等の材料費が削減されたこと、また別予算の充足により共通して使用する装置等にかかる費用が節約されたため、当初計画を修正し、次年度以降に使用するより発展的な研究への経費へと振りかえた。このことにより、全体的な研究計画がより柔軟となり、さらに挑戦的な機能性発光材料の開発へと展開することが可能となり、本プロジェクトの更なる進展と飛躍が期待される。
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